人教版选修3第一章高三复习

选修3 物质结构与性质第一章 原子结构与性质课题1原子核外电子排布一、核外电子的运动状态1电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度的形象化描述。也可以叙述为用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形。离核越近，电子出现的机会越大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。电子云轮廓的形状有多种其中s电子云为球形对称，p电子云为哑铃形对称，且有3个互相垂直的电子云。不同能层的同一能级的电子云形状相同，只是电子云向更大的空间扩展了而已。2能层（电子层）根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的能层。原子由里向外对应的能层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。3能级多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，按能量的不同，可以把它们分成不同的能级。4电子的自旋状态电子除空间运动状态外，还有一种自旋状态，即顺时针和逆时针两种自旋状态。5注意：（1）能层、能级与最多容纳的电子数能层KLMN能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f各能层内能级数等于能层序数最多电子数2262610261014各能级最多容纳的电子数分别为1，3，5，7的2倍各能层最多容纳的电子数为2n2个（n为能层序数）（2）不存在运动状态完全相同的2个电子。二、原子核外电子排布规律1构造原理核外电子是按一定的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。能级的能量由低到高的顺序为：1s2s2p2s3p4s3d4p2电子填充的三原理（1）能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。即电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道。注意：基态原子：处于能量最低状态的原子叫做基态原子。激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子跃迁的应用：a解释灯光、霓虹灯光、激光、焰火（焰色反应）的形成：电子吸收能量后由基态跃迁到激发态，再由能量较高的激发态跃迁到较低能量的激发态及至于基态时，将释放能量，以光的形式出现，发出一定波长的光。b光谱分析：原子光谱分为发射光谱和吸收光谱。每种原子的光谱是特定的，可用于分析原子的种类。（2）泡利原理每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。（3）洪特规则：在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。洪特规则的特例：在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性。（4）电子排布式和简化的电子排布式、电子排布图（136号元素）典例导悟1（1）Cu2的电子排布式为_。（2）钒在元素周期表中的位置为_，其价层电子排布图为_。（3）Mg原子核外电子排布式为_；Ca原子最外层电子的能量_Mg原子最外层电子的能量。(选填“低于”、“高于”或“等于”)（4）基态Fe原子有_个未成对电子。Fe3的电子排布式为_。（5）氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是_。（6）Cu基态核外电子排布式为_。（7）基态硼原子的电子排布式为_。（8）Se的原子结构示意图：_。【答案】(1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)第4周期B族(3)1s22s22p63s2高于(4)41s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(5) (6)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(7)1s22s22p12（1）R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。则R为_，其价层电子排布式为_。Fe3d64s2（2）元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为_。S或硫（3）Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn2则Y为_元素。O或氧3A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_。C或O（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为，C的元素符号为。ClK（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。若E的外围电子排布图画成4S3d，则违背了核外电子排布规律中的 原理。Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1；洪特规则（5）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。22p4下列原子的电子排布属于基态原子的是DA1s22s23s1B1s22s22p53s1C1s22s22p63p1 D1s22s22p63s25下列现象与电子的跃迁无关的是DA燃放焰火B霓虹灯发光C蜡烛燃烧发光 D平面镜成像6下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是BA1s22s22p63s21s22s22p63p2B1s22s22p33s11s22s22p4C1s22s21s22s12p1D1s22s22p1s22s22p课题2原子结构与周期表、周期律一、原子结构与元素周期表的关系1原子结构与周期表的关系周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p62每族元素的价层电子排布特点主族主族AAAAAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np50族：He：1s2；其他ns2np6。过渡元素（副族和第族）：(n1)d110ns12。3元素周期表的分区根据核外电子排布a分区b各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A、A族ns12除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区A族A族、0族ns2np16通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族（除镧系、锕系外）(n1)d18ns12d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区（如下图），处于金属与非金属交界线（又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。注意：“外围电子排布”即“价电子层排布”，对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。典例导悟1根据前四周期元素原子核外电子排布特点，回答下列问题：（1）价电子层有2个未成对电子的有_；有3个未成对电子的有_。答案：C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni；N、P、As、V、Co（2）未成对电子数与周期数相等的元素有_。答案：H、C、O、P、Fe2根据4s24p4回答问题：该元素位于_区，为第_周期_族，是_元素(填名称)。答案：p四A硒3第四周期中，未成对电子数最多的元素是_(填名称)，它位于_族，核外电子排布式是_，它有_个能层，_个能级，_种运动状态不同的电子，价电子排布式_，价电子排布图_。属于_区。答案铬B1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s147243d54s1d二、元素性质与元素周期律1原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。2化合价的周期性变化同周期的主族从左到右，最高化合价由+1升高到+7（氧、氟除外），最低化合价最高化合价8。3微粒半径的周期律（1）原子半径：同周期，随原子序数递增，原子半径减小；同主族，随原子序数递增，原子半径增大（2）离子半径同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，其半径越小。带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。4金属性与非金属性的周期律（1）同周期主族元素，从左向右，随着核电荷数的增加，金属性减弱，非金属性增强；同主族，由上到下，随着核电荷数的增加，金属性增强，非金属性减弱。（2）比较金属性强弱的依据最高价氧化物的水化物碱性越强，其元素的金属性也越强； 依据金属活动性顺序表（极少数例外）；单质的还原性强，则金属性强。具体表现为：a常温下与酸反应的剧烈程度；b常温下与水反应的剧烈程度；c与盐溶液之间的置换反应；d高温下与金属氧化物间的置换反应。最高价阳离子的氧化性弱，则金属性强。（3）比较非金属性强弱的依据最高价氧化物的水化物酸性越强，其元素的非金属性也越强；气态氢化物的稳定性越强，非金属性越强；单质的氧化性越强，则非金属性越强。具体表现为：a单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性：越易与H2反应，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，说明其非金属性也就越强；b与盐溶液之间的置换反应：非金属单质问的置换反应：非金属甲把非金属乙对应的阴离子从其盐溶液中置换出来，说明甲的氧化性比乙强。则元素的非金属性强。最低价阴离子的还原性越弱，则非金属性越强。5等电子原理等电子体：原子数相同，价电子数也相同的微粒，如：CO和N2，CH4和NH4+；等电子体具有相似的化学键特征，性质相似6第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 （1）元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：a同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；b同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。（2）说明：同周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势。能级结构为全满、半满时较相邻元素要大，即第 A 族、第 A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。Be、N、Mg、P元素电离能的应用：a电离能是原子核外电子分层排布的实验验证。 b用来比较元素的金属性的强弱：I1越小，金属性越强，表征原子失电子能力越强。7元素电负性的周期性变化 元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性（稀有气体未计）。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势。电负性的应用：a确定元素类型（一般1.8，非金属元素；1.7，离子键；1.7，共价键）。c判断元素价态正负（电负性大的为负价，小的为正价）。d电负性是判断金属性和非金属性强弱的重要参数（表征原子得电子能力强弱）。典例导悟4正误判断，正确的打“”，错误的打“”（1）s区全部是金属元素() （2）共价化合物中，成键元素电负性大的表现为负价() （3）电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大() （4）第四周期元素中，锰原子价电子层中未成对电子数最多() （5）电负性大于1.8的一定为非金属，小于1.8的一定为金属() （6）电负性差值大于1.7时，一般形成离子键，小于1.7时，一般形成共价键() 5下列关于元素第一电离能的说法不正确的是BA钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠B因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大C最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大D对于同一元素而言，原子的电离能I1I2I36（1）F、K、Fe、Ni四种元素中第一电离能最小的是_(填元素符号)。（2）Al的第一电离能比Si的_(填“大”或“小”)。（3）依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。（4）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4Im/(kJmol1)5781 8172 74511 578则该元素是_(填写元素符号)。基态锗(Ge)原子的电子排布式是_。Ge的最高价氯化物分子式是_。该元素可能的性质或应用有_。A是一种活泼的金属元素B其电负性大于硫C其单质可作为半导体材料D其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点【答案】（1）K(2)小(3)(4)Al1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2GeCl4CD7根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列问题：元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900（1）在元素周期表中，最可能处于同一族的是_(填字母，下同)。EAQ和RBS和TCT和UDR和T ER和U（2）下列离子的氧化性最弱的是_。DAS2BR2CT3DU（3）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是_。CA硼 B铍 C氦 D氢（4）每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明_，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第_个电子时。（5）如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是_，其中_元素的第一电离能异常高的原因是_。【答案】(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)RSTSS元素的最外层